歐盟鋼鐵工業(yè)固廢處理技術研究

李勝

摘 要：歐盟為了促進物料回收、循環(huán)經濟的發(fā)展，業(yè)內一直在開發(fā)相關技術用以處理這些固廢。筆者通過調查歐盟鋼鐵工業(yè)處理的發(fā)展、現(xiàn)狀，重點關注了正在研究和尚未投產的技術，如現(xiàn)有的粉塵、爐渣和污泥等大型固廢殘渣處理工藝。文章重點介紹了歐盟地區(qū)OxyCup豎爐、綜合DK回收路線及Befesa Waelz軋制管式爐工藝等現(xiàn)有的先進處理工藝，進一步對比分析了現(xiàn)有的殘渣固廢處理工藝，并對歐盟鋼鐵工業(yè)固廢處理技術進行研究，從而為我國的工業(yè)固廢處理提出建設性的意見。

關鍵詞：歐盟;鋼鐵工業(yè);固廢;處理

中圖分類號：X757 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.019

歐盟在近十年的快速發(fā)展中，無論是技術還是結構調整，都取得了很好的發(fā)展。尤其是在鋼鐵工業(yè)方面，該領域的可持續(xù)發(fā)展以循環(huán)經濟為核心，各個方面對鋼鐵行業(yè)都非常重要，在歐盟范圍內的標準中，確定生產過程中產生的工業(yè)副產品或廢棄物的狀態(tài)和處理方式。在廢棄物中含有碳，這便意味著若將其用作原材料，則可以減少生產中的碳排放，擴大歐盟對廢棄物的回收利用。因此，減少對原材料和能源等一次資源的需求迫在眉睫，該類舉動將為鋼鐵生產企業(yè)節(jié)省更多的經濟成本。為了創(chuàng)建循環(huán)經濟，歐盟鋼鐵業(yè)界重點關注了相關技術的創(chuàng)新和發(fā)展[1]。

1 鋼鐵工業(yè)

1.1早期歷程

工業(yè)革命使得鋼鐵行業(yè)能夠得到可觀的發(fā)展，在兩次世界大戰(zhàn)期間，很多軍工行業(yè)都需要用到鋼鐵，因此該行業(yè)引發(fā)了很大的需求量，并有了高速發(fā)展。在二戰(zhàn)結束后，經濟的復蘇使得鋼鐵行業(yè)又迎來了一次機會。

1.2 資源稟賦較弱，開啟行業(yè)自律

地區(qū)由于大型焦煤和鐵礦山資源的缺乏，導致鋼鐵行業(yè)的原材料大部分由進口來滿足需要，使得整體行業(yè)的競爭力有所下降。面對激烈的市場競爭，鋼鐵廠便共同聯(lián)合，以提高鋼鐵業(yè)在世界上的競爭力。

1.3 需求決定方向，迎來結構性機會

在經濟引擎逐步切換的背景下，鋼鐵產品的需求量也隨著各區(qū)域GDP的變化而改變。在總量上，消費開始逐步減少，因此使得該行業(yè)不得不通過創(chuàng)新來提高自己的研發(fā)能力，并維持自己的競爭力，從而在高端產品上占有一席之地[2]。

2 鋼鐵固廢利用概況

2.1 我國鋼鐵工業(yè)固廢利用概況

隨著我國鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展，產能不斷增加，環(huán)境保護問題引起了人們的重視，并得到社會各界的廣泛關注。鋼鐵工業(yè)是一種能源密集型工業(yè)，因此在鋼鐵生產過程中，大量資源被消耗，從而產生了很多固體廢棄物，這些物質的產生勢必會對環(huán)境構成一定的威脅。通過調查可以知道，這些固廢主要有高爐渣、鋼渣、環(huán)境塵泥、自備電廠粉煤灰等，并且這些產物的后期清理存在一些難度，無法實現(xiàn)綠色處理[3]。

目前，我國鋼鐵工業(yè)固廢的產生和利用主要呈以下特點：固廢產生量大;固廢品種多，成分復雜;規(guī)范化處置和資源化利用壓力較大。黨的十八大以來，我國深入實施污染防治計劃，推進固廢管理進程并邁出了堅實的一步。但我國固廢產生強度高，不僅污染了環(huán)境，還浪費了資源。“十三五”以來，隨著生鐵產量的提高，大量固廢產生，2018年達到了2.7億噸。

2.2 歐盟固廢利用策略

鐵前工序固廢。目前，歐盟的大部分鋼鐵企業(yè)在進行完燒結處理后，會產生一些粉塵，之后將返回到燒結機。而該過程產生的廢氣、灰塵則主要與水泥混合，經過固定處理后進行填埋處理。高爐污泥采用隔膜壓濾分離，一部分殘渣在帶式燒結機上回收，另一部分則進行填埋。

煉鋼工序固廢。鋼包鐵水脫硫過程產生的爐渣分離為富鐵和貧鐵，通常在回收利用細顆粒粉塵或污泥時會出現(xiàn)一些問題。

典型鋼鐵企業(yè)。奧鋼聯(lián)公司的資源利用程度在歐盟鋼鐵工業(yè)中最高，該廠根據(jù)操作要求決定產生殘渣的利用路徑。

3 固廢處理工藝

3.1 歐盟鋼鐵工業(yè)殘渣固廢的典型處理工藝

OxyCup豎爐。德國企業(yè)蒂森克虜伯與Küttner公司聯(lián)合開發(fā)了OxyCup工藝，用于熔融還原物料。為了碳磚的硬化，在冷粘結壓塊處理后，與其他還原材料一起裝入豎爐進行反應。爐頂煤氣采用洗滌器進行處理，經過團聚體中的鋅和堿等成分揮發(fā)后，最終富集于濾餅中。

DK工藝。德國DK回收公司與Roheisen股份有限公司合作開發(fā)了DK工藝，該工藝在原材料上采用了粉塵、污泥和軋機氧化鐵皮，并進行不同的預處理，生產不同等級的生鐵，DK工藝擁有2座高爐，其生產的生鐵塊出售給全球的鑄造廠。

Befesa Waelz工藝。全球知名企業(yè)Befesa Sociedad Anonima Unipersonal致力于鋼鐵和鍍鋅行業(yè)的副產品回收，以及鋁或含鋁殘渣的回收。Befesa處理的改良后能耗更低，熔劑用量更少。

3.2 歐盟正在開發(fā)的殘渣固廢處理工藝

綜合INDUTECHR/EZINEX工藝概念。歐盟地區(qū)已經開發(fā)了一些冶金殘渣處理技術，但部分技術未進行實際應用。Ferriere Nord工廠開展了由意大利比提尼提名的“綜合INDUTECH/EZINEX”工藝的中試試驗，該試驗主要是現(xiàn)場處理電爐粉塵。該工藝是一個采用氧化鋅材料的氯化物浸出的電積系統(tǒng)。

REDSMELTTM/REDIRON。Paul Wurth工程公司開發(fā)了REDSMELTTM和REDIRONTM兩大工藝，對高爐、轉爐和電爐的粉塵和污泥采用轉底爐（RHF）和熔化裝置進行處理，最后直接還原為鐵。

4 歐盟地區(qū)鋼鐵殘渣固廢處理研究項目的進展

歐盟鋼鐵企業(yè)的資源利用程度很高，所以其將研究焦點放在改進現(xiàn)有殘渣處理和利用方式，并開創(chuàng)全新的理念上。為實現(xiàn)循環(huán)經濟，各個企業(yè)致力于提高副產品的回收利用率，從而減少對原材料的需求，并逐步縮小填埋的規(guī)模，使得鋼鐵行業(yè)能夠可持續(xù)發(fā)展下去。

綜合來講，地區(qū)的高爐渣類型和我國的存在差異，這與兩個地方的生產流程有關，我國的高爐渣通常是用于生產水泥的水渣，企業(yè)生產的則為干渣，可以用于建筑領域、肥料等。長久以來，歐盟以“零廢棄、無填埋”作為目標，不斷發(fā)展，其精細化管理使得他們在廢渣統(tǒng)計上做得越來越精細。加之各類法規(guī)相輔相成，再配合可操作性強的評定流程，使得法規(guī)能夠實施到生產中，真正實現(xiàn)工業(yè)固廢的循環(huán)利用。因此，歐盟出臺的一些政策及廢渣利用技術，非常值得我國學習和參考。政策制定的標準是鋼鐵渣能夠在生產中繼續(xù)循環(huán)利用的基礎，為其投入市場提供了有效保證，并且進一步促進了工業(yè)固廢的利用。

5 我國鋼鐵工業(yè)固廢利用存在的問題及解決措施

5.1 我國鋼鐵工業(yè)固廢產生的特點

我國固廢的產生，主要有以下幾個特點：產生量大;固廢種類較多，組成也比較復雜，在不同工序的生產中，鐵塵泥的成分不同，鋼的成分也有很大的差別。對于我國的工廠來說，在規(guī)范化處置方面存在一些壓力。

5.2 在固廢處理中存在的問題

據(jù)統(tǒng)計，我國對于固廢處理的重視程度較低，也缺乏一定的管理。在回收利用方面，人員權責不清晰，設備不齊全，底數(shù)不清;在固廢的利用、回收方面，以及技術能力、過程監(jiān)管等都需要有所提高。針對這些問題，我國制定了一些政策，比如固廢利用產品認證和稅費優(yōu)惠等。但是，這些政策在落地時出現(xiàn)了一些問題，比如企業(yè)的積極性不高、固廢利用產生的經濟效益也不理想等。

此外，由于行業(yè)的特殊性，行業(yè)交叉性強、固廢利用的涉及面廣，因此漸漸形成了行業(yè)壁壘，導致上下游溝通出現(xiàn)不暢，甚至出現(xiàn)上游固廢利用技術與下游重復等。從某種意義上講，這也是資源浪費，并大大降低了利用效率和效益。

5.3 主要應對措施

提高自我認識，發(fā)現(xiàn)不足，不僅要繼續(xù)實施之前的政策，促進政策落地，還要通過的支持，提高企業(yè)在固廢利用上的積極性。要推動鋼鐵企業(yè)落實資源環(huán)境責任，權責清晰，構建系統(tǒng)的管理機制，從而提高產品的綜合競爭力，并進一步提高生態(tài)文明水平。

加強管理，細化相關的政策法規(guī)，加大企業(yè)固廢量的計量標準，并不斷完善體系，建立全程監(jiān)控的防控體系。

突出行業(yè)標準，使企業(yè)朝著高質量的方向發(fā)展，全面覆蓋各個固廢管理環(huán)節(jié)，不斷培訓和引導企業(yè)進行固廢管理利用。同時，加大資源的綜合利用率，充分發(fā)揮政策實施的增效作用，促進我國鋼鐵行業(yè)的結構調整，為我國的環(huán)境生態(tài)保護事業(yè)作出應有的貢獻。

不斷鼓勵行業(yè)技術創(chuàng)新，加大的投資，繼續(xù)推廣新技術、新產品，建立示范性項目。通過采用新技術，一方面可以提高能源利用率;另一方面可以減少環(huán)境污染，實現(xiàn)真正的清潔生產。

6 結語

在殘渣固廢利用方面，歐盟地區(qū)的鋼鐵企業(yè)通過技術處理，回收再利用爐渣和污泥等。同時，歐盟正在全面開發(fā)創(chuàng)新型工藝。OxyCup工藝通過豎爐還原，回收燒結廠和高爐的鋅，最終產品為鑄鐵。該工藝可用于道路施工，無需巨大的財政投入，不過鐵水硫的含量較高。

DK工藝的特征與OxyCup工藝相同，但在生成廢物和融合性方面存在一定的差異。該項技術所產生的物料只有極少一部分需要進行填埋處理。

Befesa Waelz工藝采用轉底窯爐，利用火法冶金工藝回收鋅，原料主要是焦炭、石灰石，最終產品為氧化鋅、爐渣。該技術有一個優(yōu)點：產品在生產出來后可以直接在市場上進行銷售，投入使用。但停留在爐渣中，不能進行再次回收。

綜上所述，在物料的靈活性上，DK工藝要比OxyCup和Waelz工藝好，因為其進料是粉塵和污泥的混合物;但從循環(huán)經濟層面來看的話，Waelz工藝則不太被認可，因為該項技術的殘渣處理量滿足不了生產需要，且產生的爐渣不能得到循環(huán)利用。某種程度上講，這也是對環(huán)境的污染，沒有更加綠色環(huán)保。

參考文獻

[1] 徐志強.我國固廢資源化的技術及創(chuàng)新發(fā)展分析[J].應用能源技術，2021（3）：19-21.

[2] 武華.歐盟鋼鐵工業(yè)固廢處理技術進展[N].世界金屬導報，2021-01-05（B14）.

[3] 羅曄.歐盟鋼鐵工業(yè)殘渣固廢處理工藝進展[J].冶金經濟與管理，2019（6）：29-34.